計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中的應(yīng)用畢業(yè)論文

1、迭代法特點(diǎn)分析計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中的應(yīng)用學(xué)院： 機(jī)電工程學(xué)院 班級(jí)： 機(jī)械126班 姓名： 張 榮 銀 學(xué)號(hào)： 2012800033 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中的應(yīng)用摘要計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作,簡(jiǎn)稱(chēng)CAD。在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)可以幫助設(shè)計(jì)人員擔(dān)負(fù)計(jì)算、信息存儲(chǔ)和制圖等項(xiàng)工作。在設(shè)計(jì)中通常要用計(jì)算機(jī)對(duì)不同方案進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計(jì)信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計(jì)人員通常用草圖開(kāi)始設(shè)計(jì)，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計(jì)算機(jī)完成；利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、

2、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD（Computer Aided Design）在生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，本文主要從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械生產(chǎn)中的應(yīng)用等方面闡述了其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的顯著優(yōu)勢(shì)，并對(duì)目前國(guó)內(nèi)企業(yè)機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程三維CAD系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀和存在問(wèn)題進(jìn)行了分析。從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的實(shí)際需求和產(chǎn)品特點(diǎn)與軟件功能出發(fā)，對(duì)企業(yè)應(yīng)用三維CAD過(guò)程提出了改進(jìn)方案，最后介紹了三維CAD技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 三維CAD 應(yīng)用 目 錄1 緒 論11.1課題背景及目的11.2概述12 CAD技術(shù)從二維CAD向三維CAD的過(guò)渡22.1CAD簡(jiǎn)介22

3、.2 三維CAD的優(yōu)勢(shì)32.3 CAE簡(jiǎn)介43 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中的應(yīng)用53.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用于生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)53.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中的作用64 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用趨勢(shì)84.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用于生產(chǎn)時(shí)存在的問(wèn)題84.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用于生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)8結(jié) 語(yǔ)13參考文獻(xiàn)141 緒 論 1.1課題背景及目的計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用，使人們的生活日新月異。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)源于計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的產(chǎn)生，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的研究構(gòu)想發(fā)端于1950年，但最早記錄是在1963年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員伊凡蘇澤蘭在美國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)合會(huì)會(huì)議上發(fā)表了名為畫(huà)板的論文，從而開(kāi)始了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程。他從195

4、0年開(kāi)始著手開(kāi)發(fā)通過(guò)圖形技術(shù)來(lái)處理人與電腦交互對(duì)話(huà)的操作系統(tǒng)。1963年這套以電腦主機(jī)、顯示屏、光電筆和鍵盤(pán)為工具的圖形畫(huà)線(xiàn)系統(tǒng)得到實(shí)現(xiàn)。這套圖形畫(huà)線(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和引進(jìn)了許多計(jì)算機(jī)繪圖的基本思想和技術(shù)，使用戶(hù)可以運(yùn)用電腦畫(huà)出直線(xiàn)、復(fù)雜曲線(xiàn)以及簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)部件。 最初CAD被解釋為“計(jì)算機(jī)輔助繪圖”，由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)上的作用是替代傳統(tǒng)手工繪圖的一種新工具，但隨著后來(lái)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，CAD的含義也在不斷變化擴(kuò)展，隨著20世紀(jì)70年代像素的產(chǎn)生、80年代三維曲面造型系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)等，使電腦繪圖從只能用“線(xiàn)”這一基本繪制元素發(fā)展到可以用點(diǎn)、面、體進(jìn)行繪制計(jì)算機(jī)圖形，從而使C

5、AD的含義也發(fā)展成現(xiàn)在人們比較熟知的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)這個(gè)概念了。 我國(guó)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)起源于20世紀(jì)70年代。與國(guó)外計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)發(fā)展的軌跡相似，國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的研究與應(yīng)用基本上是從各高等院校發(fā)展起來(lái)的。20世紀(jì)90年代初，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的迅速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步普及，在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)和創(chuàng)作領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的價(jià)值，逐漸得到人們的重視。1.2概論開(kāi)始于上世紀(jì)50年代后期的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，從最初的僅僅被簡(jiǎn)單的作為圖板的替代品到70年代的二維制圖過(guò)度到三維建模再到現(xiàn)在的集產(chǎn)品的構(gòu)思、功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、加工制造、數(shù)據(jù)管理于一體的智能CAD技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)又曲折的發(fā)展歷

6、程。在今天，CAD技術(shù)越來(lái)越廣泛的用于生產(chǎn)中。那么，CAD技術(shù)究竟有怎樣的優(yōu)勢(shì)，它又是如何在生產(chǎn)中起到積極作用的，而它的發(fā)展趨勢(shì)又是怎樣的呢，本文稍后將對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行淺談。2 CAD技術(shù)從二維CAD向三維CAD的過(guò)渡2.1 CAD簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形處理能力和數(shù)值計(jì)算能力，輔助工程技術(shù)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，達(dá)到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。自1950年計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)誕生以來(lái)，已廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領(lǐng)域，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率飛速地提高?，F(xiàn)已將計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)（Computer Aided Manufacturi

7、ng，CAM）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)（Product Data Management，PDM）及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated manufacturing system，CIMS）集于一體。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品命運(yùn)的研究，也是最重要的環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作決定著產(chǎn)品75%的成本。目前，CAD系統(tǒng)已由最初的僅具數(shù)值計(jì)算和圖形處理功能的CAD系統(tǒng)發(fā)展成為結(jié)合人工智能技術(shù)的智能CAD系統(tǒng)（ICAD）(Intelligent CAD)。21世紀(jì)，ICAD技術(shù)將具備新的特征和發(fā)展方向，以提高新時(shí)代制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化和小批量、多品種要求的迅速響應(yīng)能力。 以智能CAD（ICAD）為代表的

8、現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)、智能活動(dòng)是由設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)完成。這種系統(tǒng)能夠模擬某一領(lǐng)域內(nèi)專(zhuān)家設(shè)計(jì)的過(guò)程，采用單一知識(shí)領(lǐng)域的符號(hào)推理技術(shù)，解決單一領(lǐng)域內(nèi)的特定問(wèn)題。該系統(tǒng)把人工智能技術(shù)和優(yōu)化、有限元、計(jì)算機(jī)繪圖等技術(shù)結(jié)合起來(lái)，盡可能多地使計(jì)算機(jī)參與方案決策、性能分析等常規(guī)設(shè)計(jì)過(guò)程，借助計(jì)算機(jī)的支持，設(shè)計(jì)效率有了大大地提高。 CAD技術(shù)正從二維CAD向三維CAD過(guò)渡。三維設(shè)計(jì)軟件具有工程及產(chǎn)品的分析計(jì)算、幾何建模、仿真與試驗(yàn)、繪制圖形，工程數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，生成設(shè)計(jì)文件等功能。三維CAD技術(shù)誕生以來(lái)，已廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領(lǐng)域，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率得以迅速提高。我國(guó)CAD技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)

9、和推廣已取得較大進(jìn)展，產(chǎn)品設(shè)計(jì)已全面完成二維CAD技術(shù)的普及，結(jié)束了手工繪圖的歷史，對(duì)減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度、提高經(jīng)濟(jì)效益起到了明顯的作用。有相當(dāng)一部分CAD應(yīng)用較早的企業(yè)已完成了從二維CAD向三維CAD轉(zhuǎn)換，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的逐步深入，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，加強(qiáng)自身的設(shè)計(jì)能力是提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化和小批量、多品種要求的迅速響應(yīng)能力的關(guān)鍵。2.2 三維CAD的優(yōu)勢(shì)首先CAD技術(shù)以實(shí)用的零件實(shí)體建模優(yōu)勢(shì)和簡(jiǎn)便的產(chǎn)品造型修改和實(shí)體裝配圖的生成被用在機(jī)械設(shè)計(jì)的多個(gè)方面設(shè)計(jì)軟件為三維建模提供了多種工具，包括最基本的幾何造型如球體、圓柱等，對(duì)簡(jiǎn)單的零件，可通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，將其分解

10、成若干基本體，對(duì)基本體進(jìn)行三維實(shí)體造型，之后再對(duì)其進(jìn)行交、并、差等布爾運(yùn)算，便可得出零件的三維實(shí)體模型。對(duì)于較復(fù)雜的圖形，軟件提供了草圖工具，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)它先勾勒出截面，再拉伸出較復(fù)雜的幾何形體。為了滿(mǎn)足人們不斷提高的審美要求，目前主要流行的幾款三維設(shè)計(jì)軟件基本上都提供面片模塊，該模塊為設(shè)計(jì)人員提供了非常方便的曲面設(shè)計(jì)工具。對(duì)于具有大塊曲面的零件，設(shè)計(jì)師可以方便地對(duì)單個(gè)面或片體進(jìn)行變形處理，以達(dá)到需要的曲面。企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品往往是按系列區(qū)分，各系列中每一代產(chǎn)品與上一代產(chǎn)品之間的區(qū)別較小，也許只是增加了一個(gè)功能部件或是產(chǎn)品造型尺寸上有所改動(dòng)。三維CAD可以方便地修改一些參數(shù)就能達(dá)到設(shè)計(jì)師更改造

11、型的目的。三維CAD在建模中一般使用參數(shù)化建模，整個(gè)建模的步驟和產(chǎn)品的外型尺寸被參數(shù)化，這些參數(shù)是與產(chǎn)品的造型直接關(guān)聯(lián)的。若要對(duì)尺寸或造型進(jìn)行局部的更改，只需要更改相關(guān)參數(shù)，整個(gè)造型將被自動(dòng)更新。這樣不僅大大減少了設(shè)計(jì)人員的工作量，還保證了產(chǎn)品外造型的延續(xù)性。實(shí)體裝配不僅能讓設(shè)計(jì)人員直觀(guān)地看到各零件裝配后的狀態(tài)，還可以測(cè)量各零件之間的空間大小，方便零件的布置。在裝配完成后，零件可以被隱藏或設(shè)置成半透明的狀態(tài)，方便設(shè)計(jì)人員觀(guān)察內(nèi)部結(jié)構(gòu)。此外，在裝配狀態(tài)下，軟件提供的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，也方便了設(shè)計(jì)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件型號(hào)的選擇。裝配狀態(tài)下的干涉分析也是常用的功能，計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算各裝配零件的體積的大小和位置來(lái)確定是

12、否有相交的部分，并確定各零件是否干涉，自動(dòng)生成分析報(bào)告，明確指出互相干涉零件的名稱(chēng)和干涉的尺寸。方便設(shè)計(jì)師修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸。另外隨著技術(shù)發(fā)展，為了減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品的精度，制造行業(yè)裝備從普通機(jī)床逐步到數(shù)控機(jī)床和加工中心，模具激光快速成型技術(shù)（RPM）等，幾乎應(yīng)用到整個(gè)制造行業(yè)。這些數(shù)控加工裝備基本都具有與各三維設(shè)計(jì)軟件的接口。當(dāng)產(chǎn)品模型在三維CAD軟件中完成后，再由CAD軟件模擬出加工刀具路徑，隨后生成數(shù)控語(yǔ)言，通過(guò)接口輸入數(shù)控設(shè)備中，再由數(shù)控設(shè)備按照模擬出的加工路徑加工產(chǎn)品。2.3 CAE簡(jiǎn)介CAE是三維CAD軟件的重要模塊，CAE功能包括工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)與壽

13、命預(yù)估、動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真等。CAD技術(shù)在建模模塊完成產(chǎn)品造型后，才能由CAE模塊針對(duì)設(shè)計(jì)的合理性、強(qiáng)度、剛度、壽命、材料、結(jié)構(gòu)合理性、運(yùn)動(dòng)特性、干涉、碰撞問(wèn)題和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。CAE技術(shù)在我國(guó)也得到了廣泛應(yīng)用，以汽車(chē)制造業(yè)為例，國(guó)內(nèi)多家主車(chē)廠(chǎng)和汽車(chē)設(shè)計(jì)公司在使用三維CAD軟件完成新車(chē)型的設(shè)計(jì)后，進(jìn)行CAE分析，如干涉檢查、鈑金成型分析、塑料件拔模角分析、車(chē)身強(qiáng)度剛度的測(cè)試，在車(chē)窗、車(chē)門(mén)、雨刮器等運(yùn)動(dòng)部件上廣泛采用CAE模塊中的運(yùn)動(dòng)仿真功能，計(jì)算出零件的運(yùn)動(dòng)軌跡，以及零部件在運(yùn)動(dòng)中的狀態(tài)，為設(shè)計(jì)人員提供直觀(guān)的參考。這些分析工作大大提高了新車(chē)型的可靠度，縮短了新車(chē)型的開(kāi)發(fā)周期，減少了返工，節(jié)約

14、了研發(fā)成本。采用三維CAD技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)間縮短了近1/3。同時(shí)，三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設(shè)計(jì)能力，能通過(guò)快速重構(gòu)，得到一種全新的機(jī)械產(chǎn)品，大大提高了工作效率。3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中的應(yīng)用3.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用于生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)作為一項(xiàng)被世界各國(guó)廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)技術(shù)，CAD技術(shù)是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，也是衡量一個(gè)企業(yè)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，是降低成本提高工程設(shè)計(jì)中的精確強(qiáng)度，加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)與奪標(biāo)能力的有力手段。計(jì)算機(jī)繪圖是建立起某種模式和方法，使計(jì)算機(jī)領(lǐng)會(huì)人的意圖， 進(jìn)行科學(xué)分析和計(jì)算，作出判斷和選擇，最后輸出滿(mǎn)意的設(shè)計(jì)結(jié)果和生產(chǎn)圖紙。它是設(shè)計(jì)者向系統(tǒng)輸人根

15、據(jù)設(shè)計(jì)要求建立起來(lái)的數(shù)學(xué)模 型和設(shè)計(jì)參數(shù)，讓計(jì)算機(jī)去檢查有關(guān)的資料，并根據(jù)相應(yīng)的公式和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算機(jī)優(yōu)化、顯示出設(shè)計(jì)結(jié)果。其還可以在屏幕上對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行放、縮、旋轉(zhuǎn)、平移等變換。如果用戶(hù)不滿(mǎn)意，可以對(duì)設(shè)計(jì)圖形作出修改、剪裁、拼接等處理，直到獲得滿(mǎn)意的結(jié)果，最后由繪圖機(jī)輸出圖樣。功能和很高的數(shù)學(xué)精度，其有效位數(shù)已完全能夠滿(mǎn)足工程測(cè)量中的需要。在工作期間。可將所有圖紙、所有工程量表格及文檔進(jìn)行分類(lèi)，其重點(diǎn)是對(duì)圖紙文件利用AutoCAD進(jìn)行總圖的繪制，在以后的工作中，就可以在總圖上進(jìn)行查找，它將更好的減輕測(cè)量人員的外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，更好地提高測(cè)景作業(yè)效率和作業(yè)精度。較之于傳統(tǒng)的手繪圖設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助

16、設(shè)計(jì)軟件CAD的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。其一，使設(shè)計(jì)工具集中化 計(jì)算機(jī)作為設(shè)計(jì)工具，代替了所有其它傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工具。如常用 的紙、筆、直尺、圓規(guī)、三角板等。減輕了常規(guī)制圖的勞動(dòng)強(qiáng)度。自從使用 電腦繪圖后，桌子上少了筆、尺、圓規(guī)、三角板等隨著小小鼠標(biāo)的移動(dòng)。一張工整的圖紙便呈現(xiàn)在面前。 其二，避免了重復(fù)性工作，大大減少了工作強(qiáng)度。在以往的繪圖工作中，往往需要繪制不同比例的樣圖，是重新繪制，而計(jì)算機(jī)只要將圖紙?zhí)岢觯右院?jiǎn)單放大或縮小就可以 得到所需的各種比例樣圖。計(jì)算機(jī)是個(gè)善于復(fù)制和修改的能手，它能使重復(fù)性工作大為減少，提高工作效率。 其三，在圖紙管理方面為工作者提供了很大的方便。傳統(tǒng)的圖紙修改，

17、首先要刮圖紙，極易造成圖紙損壞，大大影響了圖紙的美觀(guān)性。而在計(jì)算機(jī)中對(duì)圖紙進(jìn)行，無(wú)論修改多大面積的繪圖，對(duì)圖紙修改多少次，即使是牽涉到圖的重新排版，都可以很方便地完成，并且在最后出圖時(shí)不留痕跡。并且對(duì)于保存的大量圖紙還可以按一定的順序，比如名稱(chēng)、規(guī)格、類(lèi)型等進(jìn)行分類(lèi)，打印成圖，或者刻錄到光盤(pán)中，永久保存，不但減少檔案柜占據(jù)的工作空間，也有效地防止了由于計(jì)算機(jī)損壞造成的圖紙資料的丟失。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)還提供了強(qiáng)大的目錄管理功能，可使不同類(lèi)別的圖紙存放在各個(gè)不同的文件夾中，以代替龐大的文件柜和分件夾，還可對(duì)這些圖紙資料進(jìn)行復(fù)制、備份、提取和整理?，F(xiàn)在，除了正常繪制加工所需的圖紙外，正逐步把文件柜中保

18、存多年的圖紙資料輸入到計(jì)算機(jī)中。3.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中的作用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中扮演著正面積極的角色，他從各個(gè)方面促進(jìn)了生產(chǎn)的效率。以機(jī)械生產(chǎn)為例，目前軸承市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，需求不斷提高,所需產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高,交 貨日期短。 軸承設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格,內(nèi)部尺寸之間有嚴(yán)格的配合關(guān)系,并且其要求的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，加工精度高,所需的工裝圖紙不僅數(shù)量大,而且加工難度大,尺寸要求嚴(yán)格。 通 常的設(shè)計(jì)流程是,先設(shè)計(jì)出草圖,根據(jù)草圖試生產(chǎn)若干件樣品,再根據(jù)試生產(chǎn)的結(jié)果修改圖紙,反復(fù)幾遍,才能最終出正式圖。這樣不但生產(chǎn)周期長(zhǎng),而且因?yàn)榉磸?fù)修改模具、工裝,導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高。 如何提高產(chǎn)品的一次設(shè)計(jì)成功率,

19、降低生產(chǎn)成本,縮短制造周期,從而提升企業(yè)的市場(chǎng)反應(yīng)速度,提高軸承產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力？在軸承設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD技術(shù),較好地解決了這一問(wèn)題。 (一)提高質(zhì)量應(yīng)用CAD技術(shù)可以提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量,縮短設(shè)計(jì)周期,真正做到輔助設(shè)計(jì)二維CAD技術(shù)雖然可以幫助設(shè)計(jì)人員把圖紙畫(huà)得規(guī)范、漂亮,提高繪圖效率，而且以后的圖紙修改及管理也很方便。但它與傳統(tǒng)的手工繪圖一樣,對(duì)減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、設(shè)計(jì)更改和返工現(xiàn)象并無(wú)重大影響,對(duì)企業(yè)最需要的設(shè)計(jì)質(zhì)量并沒(méi)有多大的提高。而應(yīng)用三維CAD進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì),可以方便地設(shè)計(jì)出所見(jiàn)即所得的三維實(shí)體產(chǎn)品模型,所有零件的三維模型可以放在一張圖內(nèi)。而利用三維CAD提供可以方便、快捷地對(duì)三維模型進(jìn)行模擬

20、裝配和干涉檢查,對(duì)重要零部件進(jìn)行有限元分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)。所有零件的設(shè)計(jì)缺陷和干涉部位,可以一目了然地發(fā)現(xiàn)出來(lái),無(wú)需面對(duì)數(shù)十張二維圖紙苦心冥想其中的關(guān)聯(lián)。設(shè)計(jì)人員的考慮重點(diǎn)將是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是否合理,產(chǎn)品的功能是否滿(mǎn)足要求,無(wú)需花費(fèi)大量精力去考慮產(chǎn)品圖線(xiàn)型、剖切位置、投影關(guān)系等與產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)系不大的因素。生產(chǎn)的二維工程圖紙,可通過(guò)三維CAD 的三維與二維的關(guān)聯(lián)功能, 直接由三維自動(dòng)生成符合國(guó)標(biāo)的二維工程圖紙。 (二)節(jié)約成本應(yīng)用三維CAD能夠減少產(chǎn)品工裝修模次數(shù),降低成本。如某些精密加工行業(yè),產(chǎn)品加工所需的工裝不但數(shù)量大、規(guī)格種類(lèi)多,而且加工精度要求很高,制造周期較長(zhǎng)。通常的做法是根據(jù)產(chǎn)品圖和操作圖,先

21、用二維CAD一筆一筆地繪出工裝草圖,然后試制、試裝,不合適再修改,反復(fù)幾次,直到達(dá)到工藝要求。使用三維CAD設(shè)計(jì)工裝,則可以克服傳統(tǒng)繪圖的缺點(diǎn),直觀(guān)地看到各組成零件的配合情況,甚至可以通過(guò)模擬工裝的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,在工裝投入制作之前發(fā)現(xiàn)不合適的部位及時(shí)修改,從而提高了工裝設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性,減少了修模次數(shù),從而節(jié)省了生產(chǎn)成本,產(chǎn)品制造周期也縮短了。 (三)靈活性高應(yīng)用三維CAD能夠快速進(jìn)行變型設(shè)計(jì)。某些具有型號(hào)多，系列多等特點(diǎn)的產(chǎn)品，往往同系列的產(chǎn)品工裝結(jié)構(gòu)基本相同,只是尺寸不同。而不同系列的產(chǎn)品工裝雖然結(jié)構(gòu)不同,但工裝中的某些零件結(jié)構(gòu)相似,只需稍做改動(dòng)。應(yīng)用三維CAD可以快速完成工裝的變型設(shè)計(jì),因?yàn)樗?/p>

22、零件均以數(shù)字樣機(jī)的形式存放 在計(jì)算機(jī)中,在已建立的數(shù)字樣機(jī)基礎(chǔ)上,根據(jù)同系列或相近系列產(chǎn)品的不同要求,或修改、或增加、或刪除各種結(jié)構(gòu)和零部件,快速準(zhǔn)確地完成新工裝的設(shè)計(jì)?；趨?shù)化建模的三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件,能夠更快速、更經(jīng)濟(jì)地完成所要進(jìn)行的工作,它的裝配檢查,也可避免以往變型設(shè)計(jì)中容易產(chǎn)生的碰撞等不合理結(jié)構(gòu),使變型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更趨完美。 (四)便利性應(yīng)用三維CAD能夠提高產(chǎn)品宣傳的效果。利用三維CAD的設(shè)計(jì)軟件高級(jí)渲染功能和動(dòng)畫(huà)輸出功能,能夠把已經(jīng)設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品和各零部件模型,輸出成具有照片級(jí)真實(shí)感的效果圖,或者將產(chǎn)品各部件之間的運(yùn)動(dòng)和相互的約束關(guān)系以動(dòng)畫(huà)的形式表現(xiàn)出來(lái),模擬產(chǎn)品的實(shí)際工作狀態(tài)。通過(guò)

23、效果圖和動(dòng)畫(huà),無(wú)需等到產(chǎn)品制作出來(lái),客戶(hù)就可以“看到”該產(chǎn)品,從而對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能有較深刻的理解,彌補(bǔ)了以往僅利用技術(shù)圖紙進(jìn)行產(chǎn)品描述所帶來(lái)的不便,達(dá)到提高客戶(hù)滿(mǎn)意度和樹(shù)立企業(yè)良好形象的目的。4 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用趨勢(shì)4.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用于生產(chǎn)時(shí)存在的問(wèn)題雖然CAD技術(shù)已經(jīng)廣泛的用于各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)之中并日趨成熟，但不可否認(rèn)的是在一些領(lǐng)域仍存在問(wèn)題。其原因有以下幾點(diǎn)：其一，未能真正實(shí)現(xiàn)輔助設(shè)計(jì)。很多使用企業(yè)并未實(shí)現(xiàn)真正的輔助設(shè)計(jì)，目前很多單位用CAD軟件可以做出三維模型，但僅僅是為了做三維效果圖，并未真正實(shí)現(xiàn)運(yùn)用三維CAD軟件進(jìn)行整體空間設(shè)計(jì)和受力分析，還停留在平面圖設(shè)計(jì)方面。他

24、們只是做到用計(jì)算機(jī)出圖，只停留在這個(gè)階段，就失去了其應(yīng)有的作用，因?yàn)镃AD是輔助設(shè)計(jì)，不是輔助繪圖。特別是三維CAD軟件中的CAE功能在各企業(yè)間應(yīng)用得就更少了。以汽車(chē)行業(yè)為例，雖然現(xiàn)在汽車(chē)企業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到，CAE功能可以進(jìn)行產(chǎn)品的性能與安全可靠性分析，并對(duì)產(chǎn)品未來(lái)的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行虛擬運(yùn)行模擬，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。但對(duì)于如何有效開(kāi)展CAE的工作就沒(méi)有明確的認(rèn)識(shí)。其次，精通CAD技術(shù)的人員匱乏。三維CAD系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜、多樣的系統(tǒng)，并不是每個(gè)設(shè)計(jì)人員都能很好地掌握，更何況大部分設(shè)計(jì)人員并沒(méi)有接受過(guò)CAD的應(yīng)用培訓(xùn)，對(duì)CAD的多數(shù)功能知之甚少，他們完成的設(shè)計(jì)很可能就存在一些缺陷。世

25、界著名的汽車(chē)制造商福特、通用、戴姆勒-克萊斯勒等企業(yè)之所以CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用得好，是因?yàn)榈靡嬗趲资陙?lái)一直大力開(kāi)展CAD/CAM應(yīng)用而積淀下來(lái)的寶貴經(jīng)驗(yàn)以及培養(yǎng)出了一支高水平的技術(shù)隊(duì)伍。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)既懂計(jì)算機(jī)軟、硬件，又有豐富專(zhuān)業(yè)知識(shí)的人才匱乏，而這恰是企業(yè)最為寶貴的財(cái)富。為了留住人才，各企業(yè)也做出了很大的努力，但整個(gè)行業(yè)還是缺乏培養(yǎng)人才的氛圍，部分企業(yè)還是沒(méi)有意識(shí)到自己培養(yǎng)出的人才比在市場(chǎng)上招聘的人才更了解自己的企業(yè)，也是企業(yè)發(fā)展的中堅(jiān)力量。改變這一點(diǎn)還需要付出大量的努力，需要經(jīng)歷一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。4.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用于生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件已經(jīng)給人們的設(shè)計(jì)工作提供了很大的便利，

26、但其自身仍在不斷的完善之中，同時(shí)也在向著以下幾個(gè)方向發(fā)展：(一)圖形交換技術(shù)一個(gè)直觀(guān)的、智能化的工作界面可以開(kāi)拓設(shè)計(jì)師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創(chuàng)造性的工作中。CAD軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具，務(wù)求易學(xué)好用，復(fù)雜的功能操作簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單的功能能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化。因此，智能化圖標(biāo)菜單、實(shí)時(shí)生成的造型、動(dòng)態(tài)提示指引等一系列人性化的功能，為設(shè)計(jì)師提供了方便。此外，觸摸輸入法草圖識(shí)別、語(yǔ)言識(shí)別和特征手勢(shì)建模等新技術(shù)也正在研究之中。(二)智能CAD技術(shù)隨著人們一定程度上掌握創(chuàng)造性活動(dòng)的規(guī)律，逐漸對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件提出智能化需求。設(shè)計(jì)是一個(gè)含有高度智能的人類(lèi)創(chuàng)造性活動(dòng)，智能CAD/CAM是發(fā)展的必然方向。智能

27、設(shè)計(jì)在運(yùn)用知識(shí)化、信息化的基礎(chǔ)上，建立基于知識(shí)的設(shè)計(jì)倉(cāng)庫(kù)，及時(shí)準(zhǔn)確地向設(shè)計(jì)師提供產(chǎn)品開(kāi)發(fā)所需的知識(shí)和幫助，智能地支持設(shè)計(jì)人員，同時(shí)捕獲和理解設(shè)計(jì)人員意圖、自動(dòng)檢測(cè)失誤，回答問(wèn)題、提出建議方案等。并具有推理功能，使設(shè)計(jì)新手也能做出好的設(shè)計(jì)來(lái)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)的核心是創(chuàng)新設(shè)計(jì)，人們正試圖把創(chuàng)新技法和人工智能技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用到CAD技術(shù)中，用智能設(shè)計(jì)、智能制造系統(tǒng)去創(chuàng)造性指導(dǎo)解決新產(chǎn)品、新工程和新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造，這樣才能使我們的產(chǎn)品、工程和系統(tǒng)有創(chuàng)造性。(三)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在CAD中已開(kāi)始應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員在虛擬世界中創(chuàng)造新產(chǎn)品，可以從人機(jī)工程學(xué)角度檢查設(shè)計(jì)效果，可直接操作模擬對(duì)象，檢驗(yàn)操作是否舒適、方

28、便，及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間布局中的干涉和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的碰撞等問(wèn)題，及早看到新產(chǎn)品的外形，從多方面評(píng)價(jià)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。虛擬產(chǎn)品建模就是指建立產(chǎn)品虛擬原理或虛擬樣機(jī)的過(guò)程。虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進(jìn)行加工、測(cè)試、仿真和分析，以評(píng)價(jià)其性能，可制造性、可裝配性、可維護(hù)性和成本、外觀(guān)等，基于虛擬樣機(jī)的試驗(yàn)仿真分析，可以在真實(shí)產(chǎn)品制造之前發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，從而降低產(chǎn)品成本。虛擬制造、虛擬工廠(chǎng)、動(dòng)態(tài)企業(yè)聯(lián)盟將成為CAD技術(shù)在電子商務(wù)時(shí)代繼續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。另外，隨著協(xié)同技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、概念設(shè)計(jì)面向產(chǎn)品的整個(gè)生命周期設(shè)計(jì)理論和技術(shù)的成熟和發(fā)展，利用基于網(wǎng)絡(luò)CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)真正